中深孔爆破在巖巷掘進(jìn)中的應(yīng)用

　　興隆莊煤礦掘進(jìn)一隊(duì) 唐瑞成

　　摘　要：巖巷掘進(jìn)屬一項(xiàng)系統(tǒng)工程,如何提高循環(huán)單進(jìn)進(jìn)尺,是實(shí)現(xiàn)巖巷快速掘進(jìn)的重點(diǎn)。中深孔爆破技術(shù)的提高，是提高單項(xiàng)進(jìn)尺的關(guān)鍵。

　　關(guān)鍵詞：中深孔爆破;爆破參數(shù);施工工藝

　　在巖巷掘進(jìn)施工中，傳統(tǒng)的施工方法為淺眼爆破，但隨著現(xiàn)代化礦井巷道斷面規(guī)格的不斷加大，淺眼爆破很難適應(yīng)目前煤礦建設(shè)的快速發(fā)展，而巖巷掘進(jìn)中，中深孔爆破更顯現(xiàn)出其不可替代的優(yōu)越性。提高單循環(huán)進(jìn)尺，目前應(yīng)用日漸增廣。如何提高爆破效率、改善爆破效果、增加進(jìn)尺、保證成型，仍是巖巷掘進(jìn)中深孔光爆工作中應(yīng)解決的主要課題。為進(jìn)一步提高巖巷掘進(jìn)速度，保持采掘關(guān)系平衡，提高工作效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，興隆莊礦煤礦掘進(jìn)一隊(duì)大膽解放思想，創(chuàng)新施工工藝，優(yōu)化生產(chǎn)組織，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，在十采一橫軌西中間聯(lián)巷巖巷掘進(jìn)中采用了CMJ2-17型液壓鉆車(chē)配ZCY100R側(cè)卸式裝巖機(jī)，結(jié)合中深孔爆破技術(shù)施工，實(shí)現(xiàn)了安全高效快速掘進(jìn)。在十采一橫軌西中間聯(lián)巷巖巷掘進(jìn)中采用中深孔爆破，孔深2.4米，循環(huán)進(jìn)尺可達(dá)2.2米，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。下面根據(jù)巷道掘進(jìn)過(guò)程中施工方式簡(jiǎn)要分析一下巷道中深孔爆破效果的影響因素：

　　一、 炮眼的種類(lèi)和作用

　　巷道開(kāi)挖爆破的炮眼類(lèi)型按其所在位置、爆破作用、布置方式和有關(guān)參數(shù)的不同可分為掏槽眼、崩落眼和周邊眼。爆破的關(guān)鍵是掏槽眼和周邊眼的爆破，掏槽眼為崩落眼和周邊眼的爆破創(chuàng)造了有利條件，直接影響循環(huán)進(jìn)尺和掘進(jìn)效果;周邊眼關(guān)系到巷道開(kāi)挖邊界的超欠挖和對(duì)周?chē)鷩鷰r的影響。直接控制成型質(zhì)量。

　　二、爆破參數(shù)的確定

　　合理確定爆破參數(shù)是獲得良好爆破效果、加快掘進(jìn)速度的可靠保證。除掏槽方式和掏槽參數(shù)、光面爆破參數(shù)外，掘進(jìn)爆破主要的爆破參數(shù)還有：?jiǎn)挝徽ㄋ幭牧?炸藥單耗)、炮眼直徑、藥卷直徑、炮眼深度、炮眼數(shù)目、炮眼間距、裝藥密集系數(shù)等。合理選擇這些爆破參數(shù)時(shí)，不僅要考慮掘進(jìn)的條件(巖石條件和巷道斷面條件)、爆破材料，還要考慮到這些參數(shù)之間的相互關(guān)系及其對(duì)爆破效果的影響。

　　1、單位炸藥消耗量

　　實(shí)際施工設(shè)計(jì)時(shí)，則根據(jù)各類(lèi)炮眼分別裝藥，計(jì)算其和，比上爆破實(shí)體巖石體積求炸藥單耗，與相關(guān)的定額比較，比較接近為合理。

　　2、炮眼直徑影響因素

　　(1)、炮眼直徑的大小影響鉆眼速度、炮眼數(shù)目、炸藥單耗、爆落巖石的塊度和巷道輪廓的平整性。

　　(2)、炮眼直徑增加，則藥卷直徑加大，有利于提高爆炸反應(yīng)的穩(wěn)定性、增加爆速;但是炮眼直徑過(guò)大，不僅使鉆眼速度下降，而且因炮眼數(shù)目減少影響炸藥的均勻分布，使巖石的破碎質(zhì)量變差。 本巷道施工過(guò)程中采用42mm 的炮眼直徑。

　　(3)、 炮眼深度

　　炮眼深度大小，不僅影響著每個(gè)掘進(jìn)工序工作量和完成時(shí)間，而且影響爆破效果和掘進(jìn)速度以及材料消耗等。

　　①炮眼深度要和施工條件相適應(yīng)。采用CMJ2-17型液壓鉆車(chē)眼深可達(dá)2.4m;

　　②炮眼深度要和循環(huán)作業(yè)方式相適應(yīng)，保證能夠?qū)崿F(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)。

　　采用中深孔爆破，能使工時(shí)得到充分利用，增加鑿巖和裝巖時(shí)間，減少裝藥、爆破、通風(fēng)和準(zhǔn)備工作和其他輔助作業(yè)時(shí)間的時(shí)間，提高掘進(jìn)工效。

　　(4)、炮眼數(shù)目

　　炮眼數(shù)目多少直接影響著鑿巖工作量和爆破效果。眼數(shù)過(guò)少，大塊增多，輪廓不平;眼數(shù)過(guò)多，將增加鑿巖工作量。在保證爆破效果的前提下，盡可能減少。實(shí)踐中通常根據(jù)巷道斷面和巖石條件，及各類(lèi)炮眼的爆破要求，以合理的炮眼間距和抵抗線布置炮眼。

　　(5)、炮眼間距和炮眼密集系數(shù)

　　一般按巷道斷面的大小及形狀、巖石性質(zhì)、炸藥性能等均勻地布置炮眼。當(dāng)炮眼直徑在42mm時(shí)，炮眼間距可取500～700mm，炮眼密集系數(shù)可取0.8~1.0。對(duì)于周邊光面爆破，炮眼間距要小。巷道內(nèi)布置炮眼時(shí)，必須保證獲得良好的爆破效果，并考慮鉆眼的效率。在開(kāi)挖面上除出現(xiàn)土石互層、圍巖類(lèi)別不同、節(jié)理異常等特殊情況外，應(yīng)按實(shí)際需要布置炮眼，一般應(yīng)按下述原則和方法布置炮眼：

　?、傧炔贾锰筒垩?，其次是周邊眼，最后是根據(jù)巷道斷面大小均勻布置崩落眼。

　?、谔筒垩垡话悴贾迷谙锏烂嬷醒肫虏课?，有軟弱夾層時(shí)優(yōu)選軟弱層。其深度應(yīng)比其它眼深200mm～300mm。

　?、壑苓呇蹜?yīng)嚴(yán)格按照光面爆破要求布置。各炮眼相互平行，深度一致。斷面拐角處及拱形斷面的拱基位置應(yīng)布置炮眼。為滿足機(jī)械鉆眼需要和減少超欠挖，周邊眼鉆眼應(yīng)考慮0.03～0.05的外插斜率。眼口一般布置在巷道或巷道斷面設(shè)計(jì)輪廓線上，鉆眼稍向外偏斜，眼底落在設(shè)計(jì)輪廓線外50～150mm，即使前后兩茬炮眼有一定的銜接鋸齒臺(tái)階高度。

　?、茌o助眼應(yīng)均勻地布置在掏槽眼與周邊眼之間，鉆眼方向垂直于工作面。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)巷道斷面和巖石條件調(diào)整好最小抵抗線W和炮眼密集系數(shù)m(m=E/W，E為炮眼間距)通常取W=0.6～0.8m， m=0.8～1.0。

　　為爆出平整的工作面，除掏槽和底眼外，所有眼眼底應(yīng)落在同一平面上。底眼深度一般與掏槽眼相同。巷道工作面面的炮眼，在遵守上述原則的基礎(chǔ)上，可以有：直線形布眼、弧形布眼、混合形布眼、圓形布眼等幾種布置方式。

　　三、裝藥結(jié)構(gòu)

　　裝藥結(jié)構(gòu)是指炸藥在炮眼內(nèi)的裝填方式。主要有：

　　1、 連續(xù)與間隔裝藥：前者操作簡(jiǎn)單，單發(fā)雷管引爆，但藥量集中，爆炸能量分布不均。后者可克服此缺點(diǎn)，實(shí)踐表明：在較深炮眼中采用間隔裝藥可使炸藥在炮眼全長(zhǎng)分布更均勻，巖石爆破破碎塊度均勻，大塊率低。

　　2、 耦合與不耦合裝藥：前者爆轟波直接作用與眼壁，激起巖石中的沖擊波，造成粉碎區(qū)，消耗大量能量。后者可克服此缺點(diǎn)，其原理類(lèi)似于間隔裝藥，降低眼壁沖擊壓力，減少或消除了粉碎區(qū)。延長(zhǎng)爆生氣體在炮眼內(nèi)存在時(shí)間和增加應(yīng)力波的作用時(shí)間。提高了爆炸能量的有效利用率。

3、正向與反向裝藥：后者優(yōu)于前者：爆轟波、眼底起爆在巖石中形成的應(yīng)力波以及破碎巖石的運(yùn)動(dòng)方向都是朝向眼口，利于巖石的破碎和運(yùn)動(dòng)(尤其是堅(jiān)硬巖石，應(yīng)力波超前爆轟波傳播，能加強(qiáng)炮眼上部巖石的破碎)。同時(shí)，反向起爆也延長(zhǎng)了爆生氣體在炮眼內(nèi)存在時(shí)間，加強(qiáng)了加應(yīng)力波的作用。提高了爆炸能量的有效利用。在堅(jiān)硬巖石中、中深孔爆破時(shí)反向裝藥更為有利。

　　四、 炮眼填塞

　　炮泥長(zhǎng)度：生產(chǎn)中炮泥長(zhǎng)度隨炮眼長(zhǎng)度而變，一般為裝藥長(zhǎng)度的0.3~0.5倍。當(dāng)炮眼直徑在42 mm，炮泥長(zhǎng)度400～600mm。還需注意，炮泥長(zhǎng)度應(yīng)大于該炮眼裝藥最小抵抗線。此外，眼口炮泥填塞要實(shí)，并有一定強(qiáng)度，以增大其與眼壁的摩擦。炮泥材料：粘土、砂子以及兩者的混合物，煤礦井下還增加了水炮泥(水炮泥可以吸收部分熱量，降低噴出氣體的溫度，有利于安全)。

　　五、起爆順序

　　全斷面一次爆破的起爆順序?yàn)椋?/p>

　　掏槽眼——輔助掏槽眼——崩落眼——周邊眼

　　六、 爆破說(shuō)明書(shū)和爆破圖表

　　爆破說(shuō)明書(shū)和爆破圖表是工程施工組織設(shè)計(jì)的組成部分，是指導(dǎo)、檢查和總結(jié)鑿巖爆破工作的技術(shù)文件。應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井地質(zhì)條件、巷道設(shè)計(jì)要求、施工計(jì)劃和實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，理論結(jié)合實(shí)際來(lái)編制，采用先進(jìn)技術(shù)，合理選擇爆破參數(shù)等。并要根據(jù)施工條件的變化及實(shí)際爆破效果不斷進(jìn)行修正和完善。

　　結(jié)束語(yǔ) ：

　　選擇合理的爆破參數(shù)和使用光面爆破，可最大限度的保持圍巖自身的強(qiáng)度，增強(qiáng)圍巖自身的支撐力;爆破后斷面成形規(guī)整，提高了井巷輪廓質(zhì)量，減少了“敲幫問(wèn)頂”工作的時(shí)間，降低了通風(fēng)阻力，且不易產(chǎn)生局部瓦斯積聚;極大程度的減少了超挖量，從而減輕了裝運(yùn)排碴量，加快掘進(jìn)速度。

　　因地制宜確定支護(hù)參數(shù)提高支護(hù)效率。根據(jù)巷道圍巖不同條件調(diào)整錨桿間排距，將中硬砂巖條件下的錨桿間排距為1000×1000mm，在確保支護(hù)可靠性的前提下提高了實(shí)用性，降低了支護(hù)工作量和支護(hù)時(shí)間，節(jié)約了支護(hù)材料。

　　為合理降低噴漿厚度節(jié)約噴漿時(shí)間，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)施工中對(duì)噴漿環(huán)節(jié)的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為噴漿只是起封閉作用、并非噴厚越大支護(hù)越牢固，改變了通過(guò)噴漿進(jìn)行巷道造型的思路。在優(yōu)化爆破參數(shù)、確保光爆成型質(zhì)量的前提下，將噴漿厚度由原來(lái)的100mm降到50mm，使每一個(gè)循環(huán)的噴漿料用量由原來(lái)的5、25方降到2、91方大大節(jié)約了噴漿材料消耗和噴漿施工時(shí)間。

　　通過(guò)優(yōu)化施工工藝并成功應(yīng)用中深孔爆破技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大斷面巖巷月單進(jìn)達(dá)到120m以上。